Quinze millions de bébés naissent prématurément chaque année. La fille de Stephen Quake, Zoe, était l’une d’entre elles: elle est arrivée par césarienne d’urgence après que Quake et sa femme, Athina, se soient précipités au milieu de la nuit aux urgences, un mois avant la naissance de Zoe. Elle a passé sa première nuit dans un incubateur, et son père, bio-ingénieur puis à Caltech, s’est demandé pourquoi la naissance ne pouvait pas être plus prévisible.

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Cette question persistait dans l’esprit de Quake. Quelques mois avant que Zoé ne commence sa première année de lycée, son père a annoncé qu’il avait développé un test sanguin maternel qui pourrait alerter les femmes qu’elles vont accoucher prématurément – avant 37 semaines complètes de gestation. Il a depuis lancé une start-up pour commercialiser la technologie et créer un test facile et bon marché que les femmes pourraient subir vers le sixième mois de grossesse.

Le test de prématurité n’est pas la première incursion de Quake dans la santé prénatale. Quand Athina était enceinte de Zoé, elle avait subi une amniocentèse, une biopsie à l’aiguille invasive utilisée pour détecter le syndrome de Down et d’autres conditions. Lorsqu’elle est exécutée par des médecins ayant beaucoup d’expérience, le risque de fausse couche est faible, mais il existe – et cela est éprouvant pour les futurs parents. «J’ai pensé, Oh mon Dieu, c’est affreux – que vous devez risquer de perdre le bébé pour poser une question diagnostique», dit-il.

Convaincu qu’il devait y avoir un meilleur moyen, Quake s’est mis au travail en développant des tests sanguins non invasifs pour évaluer une grande partie des mêmes informations que l’amniocentèse mais avec moins de risques pour la grossesse. Il a utilisé des morceaux d’ADN fœtal flottant trouvés dans le sang maternel pour avoir un aperçu de la constitution génétique du fœtus. Plus d’une décennie plus tard, plusieurs sociétés de biotechnologie proposent une version de tests similaires pour le syndrome de Down et d’autres conditions aux femmes enceintes dans les cliniques du monde entier.

De même, des tests sanguins, souvent appelés «biopsies liquides», sont en cours de développement pour un certain nombre d’applications, notamment pour détecter un cancer à un stade précoce et pour révéler si un cœur de remplacement est défaillant dans le corps d’un receveur de greffe. En 2014, Quake a identifié des preuves de la mort de neurones dans la circulation sanguine des patients atteints d’Alzheimer, une étape qui est utilisée pour développer des tests pour les maladies neurodégénératives et auto-immunes.

Prédire la naissance prématurée serait une autre percée importante. À l’échelle mondiale, plus d’un bébé sur 10 naît prématuré, un problème de santé publique qui dépasse les frontières socioéconomiques et géographiques. Les bébés des pays pauvres comme le Malawi naissent trop tôt – le pays a un taux de naissances prématurées de 18%, le plus élevé du monde – mais il en va de même aux États-Unis, comme la fille de Quake dans la prospère Californie du Sud.

Les complications de l’accouchement prématuré sont la principale cause de décès dans le monde chez les enfants de moins de cinq ans. Les bébés prématurés peuvent souffrir d’infection, de troubles d’apprentissage et de problèmes de vision et d’audition. Dans les pays pauvres, les bébés nés de façon prématurée ne survivent souvent pas. Dans les pays riches, c’est généralement le cas, mais parfois avec des conséquences à long terme, notamment des problèmes de comportement et des troubles neurologiques tels que la paralysie cérébrale. Il y a aussi un facteur économique: les bébés nés avant terme coûtent en moyenne 10 fois plus au cours de la première année de vie que ceux dont la naissance n’a eu aucune complication.

Il suffit de demander à Jen Sinconis, dont les jumeaux sont arrivés sans avertissement à 24 semaines de gestation en 2006. Les grossesses gémellaires sont considérées comme à haut risque, mais la grossesse de Sinconis a été sans incident jusqu’à ce qu’elle commence à avoir ce qu’elle supposait être des contractions de Braxton Hicks, ce qui peut se produire des semaines à l’avance de l’accouchement lorsque l’utérus se prépare au travail. Elle avait tort et ses jumeaux sont arrivés dans les six heures.

L’un des garçons Sinconis de l’USI.

Gracieuseté de Jennifer Sinconis

Aidan pesait 1 livre, 14 onces (850 grammes) et a dû passer trois mois à l’hôpital; Ethan pesait 1 livre, 6 onces et était pire. Il était sous oxygène pendant la majeure partie de sa première année de vie et a à peine échappé à une trachéotomie. Sinconis a reçu une dose de surfactant pour aider à développer les poumons de son fils dès qu’elle est arrivée à l’hôpital, mais si un test avait pu alerter son médecin qu’elle était à risque d’accouchement précoce, elle aurait pu recevoir le médicament plus tôt, quand cela aurait pu faire une différence. «Si j’avais su qu’ils seraient nés prématurément, notre vie entière serait différente», explique Sinconis, producteur créatif au siège social de Starbucks à Seattle.

Les soins médicaux dispensés aux garçons ont coûté plus de 2 millions de dollars et n’ont pas pris fin à leur sortie de l’hôpital. Ils sont restés isolés chez eux pendant les trois premières années et demie de leur vie; Sinconis peut à peine suivre le nombre de médecins et de thérapeutes qu’ils ont vus au fil des ans. Elle et son mari ont été forcés de vendre leur maison, de liquider leurs comptes de retraite et d’épargne, et ont finalement déclaré faillite pour faire face aux près de 450 000 $ que l’assurance ne couvrirait pas. Aujourd’hui âgés de 12 ans, les garçons ont surtout rattrapé leur retard de développement par rapport aux autres enfants de leur âge. Mais leurs parents commencent tout juste à sortir de leurs difficultés financières. «Nous attendons depuis longtemps un moyen de prédire les naissances prématurées», dit Sinconis.

Les jumeaux de Jen Sinconis sont arrivés à 24 semaines en 2006. Aujourd’hui âgés de 12 ans, les garçons sont en bonne santé.

Gracieuseté de Jennifer Sinconis

Un nouveau test

Zoé, maintenant âgée de 17 ans, «est toute adulte et en parfaite santé», explique Quake, professeur à l’Université de Stanford depuis 14 ans, mais trouver comment prédire une naissance prématurée était dans son esprit depuis sa naissance. Cela «ressemblait à la prochaine grande montagne à gravir», dit-il. «Nous avions gagné en confiance grâce aux tests prénatals non invasifs. La naissance prématurée était comme le mont. Everest. « 

Quake savait qu’il n’existait aucun diagnostic significatif permettant d’identifier les femmes enceintes qui accoucheraient trop tôt. Le plus gros conseil est d’avoir donné naissance à un bébé prématuré auparavant, chose peu utile pour une maman pour la première fois. De plus, l’accouchement prématuré peut être causé par plusieurs facteurs: infection, jumeaux ou même stress maternel. «Nous ne comprenons pas ce qui déclenche une naissance prématurée», explique Ronald Wapner, directeur de la génétique de la reproduction au Columbia University Irving Medical Center. « Nous l’avons fusillé. »

Quake savait également que les mesures directes d’ADN n’aideraient pas. L’analyse de l’ADN d’un bébé, héritée de ses parents, est fondamentale pour dépister le syndrome de Down car elle peut révéler la présence d’un chromosome supplémentaire. «C’est une question génétique», explique Quake. Mais la recherche a montré que le profil génétique du bébé contribue très peu à la prématurité. Au lieu de cela, Quake s’est concentré sur le cousin moléculaire de l’ADN, l’ARN. Ces molécules sont plus difficiles à repérer dans le sang (elles sont de courte durée) mais fourniraient une lecture plus pertinente, pensait Quake, car leurs niveaux montent et descendent en fonction de ce qui se passe dans le corps d’une personne. Se pourrait-il qu’une grossesse à la recherche de troubles ait déclenché des signaux d’alarme précoces?

Quake et son équipe, dont Mira Moufarrej, une étudiante diplômée de son laboratoire, ont examiné des échantillons de sang de 38 femmes afro-américaines considérées à risque de naissance prématurée, dans certains cas parce qu’elles avaient déjà eu un bébé prématuré. Dans l’ensemble, les enfants noirs aux États-Unis naissent prématurément environ 50% plus souvent que les blancs. Treize des femmes ont fini par accoucher tôt. En analysant les molécules d’ARN dans leur sang, les chercheurs ont découvert sept gènes dont les signaux d’activité changeants, pris ensemble, semblaient prédire quels bébés étaient arrivés prématurément.

Quake m’a dit qu’il était surpris du résultat. « Putain de merde, aurions-nous pu trouver un moyen de déterminer la naissance prématurée? » il se souvient avoir pensé. « Nous essayons toujours de comprendre la biologie derrière ces sept gènes », ajoute-t-il; il n’est pas encore clair si les signaux émanent de la mère, du placenta ou du bébé. Quake soupçonne qu’elles «reflètent la réaction de la mère à la grossesse qui a mal tourné.» En d’autres termes, dit-il, « le tout déraille et la maman y répond. »

«La beauté de cette approche est qu’elle nous permet de voir une conversation en cours entre la mère, le fœtus et le placenta», explique David Stevenson, codirecteur de l’Institut de recherche en santé maternelle et infantile de Stanford et chercheur principal à sa prématurité. centre de recherche. « C’est comme l’écoute clandestine. Maintenant, nous pouvons y accéder au fur et à mesure de leur communication, ce qui nous aide à comprendre ce qui se passe pendant la grossesse. »

Espoir de traitement

Il y a cinq cents ans, fasciné par sa dissection anatomique de l’utérus d’une femme enceinte décédée, Léonard de Vinci a écrit sur son intention de percer les secrets de la conception et de l’accouchement prématuré. Il ne l’a jamais fait, et même aujourd’hui, il y a relativement peu de réponses. Peut-être parce que l’on sait si peu de choses, les sociétés pharmaceutiques n’ont pas considéré l’accouchement prématuré comme un domaine d’investissement prometteur. En effet, c’est «l’un des problèmes les plus négligés», explique Sindura Ganapathi, codirigeante du portefeuille Maternal, Newborn & Child Health Discovery & Tools à la Gates Foundation, qui, avec March of Dimes et le CZ Biohub, un Une initiative médicale financée par Mark Zuckerberg et son épouse Priscilla Chan, a financé le travail de Quake.

«Nous avons besoin de beaucoup plus d’interventions», explique Ganapathi. « Nous sommes assez limités dans notre armamentarium. »

Un test pourrait être un premier pas vers de nouveaux médicaments ou traitements. Savoir qui est à risque permettrait aux femmes de se préparer, par exemple en choisissant un hôpital avec une unité de soins intensifs néonatals ou en travaillant avec un obstétricien qui pourrait prescrire de la progestérone, un médicament parfois administré pour tenter de prolonger la grossesse. «Cela remonte à un traitement personnalisé», explique Wapner. « Nous n’avons toujours pas été en mesure d’identifier comment fonctionne la progestérone et pour qui elle fonctionne mieux. L’ARN pourrait nous aider à mieux comprendre qui devrait recevoir ces médicaments. »

La nouvelle fenêtre sur la grossesse pourrait conduire à des applications au-delà de la naissance prématurée. «Du point de vue où cela pourrait aller, vous pourriez examiner le développement placentaire, le développement fœtal et l’interaction fœtale-maternelle», explique Wapner. «L’ARN a été la demi-soeur de l’ADN jusqu’à très récemment. C’est un putain de bon indice sur la manière de différencier les personnes à risque d’accouchement prématuré, et cela pourrait nous donner une meilleure façon d’évaluer ce qui se passe pendant la grossesse. « 

Dans cette optique, Quake a formé une startup, appelée Akna Dx, avec des objectifs ambitieux. Il a levé plus de 10 millions de dollars auprès d’investisseurs, dont Khosla Ventures de Menlo Park, en Californie. «Notre idée est de faire des tests sanguins pour donner des informations clés», explique le PDG et cofondateur Maneesh Jain. « Quel est l’âge gestationnel d’un fœtus? Êtes-vous à risque d’accouchement prématuré ou de dépression post-partum sévère? La grossesse a toujours tendance à être une grosse boîte noire. Nous voulons vous donner un aperçu de ce qui se passe en interne afin que vous puissiez agir. »

D’autres experts disent que davantage de preuves sont nécessaires que l’ARN peut fournir ces informations. C’est parce que tant de facteurs différents peuvent contribuer à la prématurité, et on ne sait pas dans quelle mesure les biomarqueurs de Quake fonctionneront dans une population plus large. «La difficulté est que l’accouchement prématuré n’est pas causé par une seule chose», explique Diana Bianchi, directrice de l’Institut national de santé infantile et de développement humain Eunice Kennedy Shriver et experte en tests prénatals non invasifs. L’infection, un placenta compromis, le stress maternel, une grossesse gémellaire – tout cela et bien d’autres peuvent déclencher une naissance prématurée. «En très petit nombre, Steve a réussi à distinguer avec précision les femmes à risque d’accouchement prématuré», explique Bianchi. « Mais les chiffres étaient vraiment petits. »

Quake convient facilement que ses résultats initiaux doivent être validés par un grand essai clinique avant que tout test soit prêt pour une utilisation commerciale. L’équipe de Quake s’efforce de confirmer que les résultats des femmes afro-américaines se maintiennent également dans d’autres groupes. Des collaborateurs, dont certains des cofondateurs d’Akna, collectent désormais des échantillons de sang auprès de 1 000 femmes enceintes.

«Nous espérons que cela va sauver beaucoup de vies», déclare Quake. «C’est vraiment ce que nous visons. Mais ce n’est que le début de l’histoire… C’est une zone très fertile, sans jeu de mots. »

Bonnie Rochman est un écrivain sur la santé et la science basé à Seattle et l’auteur de La machine à gènes.

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